Добавил:

artemtvi Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"

Предмет:

Элементная база электроники

Файл:

Лаба 1 (Исследования пассивных фильтров первого порядка) / Отчет (Алина)

.doc

Скачиваний:

Добавлен:

25.12.2019

Размер:

5.36 Mб

Скачать

☆

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Элементная база электроники»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЯ ПАССИВНЫХ ФИЛЬТРОВ ПЕРВОГО ПОРЯДКА

		Баева П.
Студенты гр. 7501		Бучнева А.
		Попадьина А.О.
Преподаватель		Егоров Д.А.

Санкт-Петербург

2019

Цель работы:

Изучение прохождения переменного тока через простейшие электронные фильтры. Построение АЧХ и ФЧХ фильтров с применением специальных инструментов NI ELVIS и с помощью генератора сигналов и осциллографа.

Оборудование

NI ELVIS Bode Analyzer, макетная плата NI ELVIS, резисторы R=1КОм, конденсаторы С=100нФ, аналоговый осциллограф, цифровой генератор сигнала.

Задание

Собрать электрическую схему ФНЧ или ФВЧ на макетной плате NI ELVIS используя указанные преподавателем номиналы резисторов и конденсаторов. Сделать фотографии собранной схемы;
С помощью NI ELVIS Bode Analyzer построить АЧХ и ФЧХ собранного фильтра. Для этого, подключить выводы NI ELVIS к схеме согласно рисунку 2 и таблице 2. После чего запустить с ПК Bode Analyzer и получить графики АЧХ и ФЧХ. Сделать скриншоты полученных графиков.
Подключить к выходу схемы аналоговый осциллограф, а ко входу схемы подключить цифровой генератор сигнала. С помощью генератора сигнала найти частоту среза схемы (уровень 0.707 от входного сигнала). Для ФНЧ снять уровень выходного напряжения в 10-15 точках от частоты среза в стороны роста частоты с шагом 100-500 Гц, а в стороны понижения частоты с шагом в 500 Гц снять 8-10 точек. Для ФВЧ снять уровень выходного напряжения в 10-15 точках от частоты среза в стороны падения частоты с шагом 100-500 Гц, а в стороны роста частоты с шагов в 500 Гц снять 8-10 точек. Занести полученные данные в произвольный протокол.

Структурная схема лабораторной установки

Рисунок 1. Структурная схема ФНЧ

Рисунок 2. Структурная схема ФВЧ

Таблица 1. Подключение выводов для проведения Bode Analyzer.

Название вывода	Подключение
ACH0+	Между элементами R1 и C1 (или между C1 и R1)
ACH0-	GND
ACH1+	Ко входу схемы
ACH1-	GND
F GEN	Ко входу схемы

Рисунок 3. Схема подключения для проведения Bode Analyzer

Теоретические сведения

Фильтр – устройство, которое передаёт сигналы в определенной области частот – полосе пропускания и препятствует прохождению сигналов вне этой области. Пассивные фильтры – фильтры, состоящие только из пассивных компонентов и не требующие для своей работы каких-либо источников энергии.

Для оценки и анализа фильтров применяют понятия амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и фазо-частотной характеристики (ФЧХ).

АЧХ показывает зависимость амплитуды выходного сигнала некоторой системы от частоты её входного сигнала.

Полоса пропускания – полоса частот, в которой сигнал с соответствующей частотой практически не ослабляется. То, что расположено за частотой среза называется полосой заграждения (подавления). Это область, в которой идет подавление сигнала. Крутизна частотной характеристики фильтра показывает скорость её спада.

Коэффициент передачи вычисляют по следующим формулам:

Где U_вых – выходное напряжение, В; U_вх– входное напряжение, В.

По виду АЧХ можно разделить фильтры на ФНЧ, ФВЧ, ППФ, ПЗФ.

ФЧХ показывает зависимость разности фаз между выходным и входным сигналом от частоты входного сигнала.

Чаще всего для определения разности фаз и построения ФЧХ используют два метода:

Метод непосредственной развертки. На входы А и B осциллографа подают исследуемые сигналы. Настраивают развертку по времени так, чтобы на экране осциллографа помещалось один-два периода обоих сигналов. И тогда разность фаз можно вычислить по следующей формуле:

Где T – период сигнала, сек; Δt– временной сдвиг, сек.

Фигуры Лиссажу. Фигуры Лиссажу представляют собой траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два гармонических колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Форма фигур зависит от амплитуды и разности фаз входящих сигналов. Сам метод вычисления разности фаз строится на получении фигуры в виде эллипса, как изображено на рисунке 3. К недостаткам метода эллипса относится сложность установления знака угла сдвига фаз. Установить знак фазового угла можно, если учесть, что при положительных углах луч, описывающий эллипс, вращается в одну сторону, а при отрицательных в другую.